基于配位聚合方法合成星形高顺式-1,4聚丁二烯

基于配位聚合技术，以稀土催化剂制备具有准活性的线形聚丁二烯前体，再与不同结构的多官能团(环氧、共轭二烯烃)化合物进行偶联、共聚合反应，合成星形高顺式-1,4聚丁二烯。本项目旨在通过研究多官能团化合物的分子结构、反应条件的控制等因素对所合成的星形聚合物形态结构的影响，揭示其反应历程和机制，获得一种通过配位聚合合成星形聚合物的新方法，丰富和发展配位聚合的应用领域，为高分子设计提供有价值的理论与实践基础。另一方面合成具有新的微观结构的聚合物，对于探索聚合物结构与性能的关系，设计具有预定性能的分子结构，具有明显的学术意义和应用背景。

星形聚合物由于其紧密的支化结构、球形形状及独特的性质得到了深入的研究。在本研究中，以Nd(P507)3/AlH(i-Bu)2/AlEt2Cl催化剂，在环己烷中，[Nd]/[Bd] = 5.0 × 10-4, [Al]/[Nd] = 15和 [Cl]/[Nd] = 2.0的条件下，首先进行丁二烯聚合制备了低分子量(Mn = 0.81 × 104)线形聚丁二烯前体(PB)，然后在聚合体系中加入Mn = 0.63 × 104, Mw/Mn = 2.67，环氧度为0.17的环氧化线形聚丁二烯(EPB)后，在不同[EPB]/[PB]比条件下，于70 °C反应2小时，得到星形聚合物。所得聚合物平均臂数为3.5–19.2，顺-1,4结构含量为88–94%。.共轭双烯烃的顺-1,4选择性聚合作为化学工业的重要工艺，所制备的聚合物具有广泛的应用。高顺式和窄分子量分布的共轭双烯烃类聚合物具有优异的弹性体性能。通过考察不同的用于共轭双烯烃聚合的钕系催化剂，发现Nd(P507)3/AlH(i-Bu)2/AlEt2Cl催化剂在单体存在下，60 °C时陈化2小时，在低[Al]/[Nd]比为10时，即具有高的催化活性，可制备具有高顺-1,4结构含量(> 96%)，高分子量和窄分子量分布(Mw/Mn = 2.1)的聚异戊二烯。该催化体系进行丁二烯和异戊二烯共聚合也具有高活性，所得聚合物中丁二烯和异戊二烯链节均具有高顺-1,4立构规整性(分别为96.5%和95.2%)和窄分子量分布指数(Mw/Mn = 2.45)。GPC曲线呈单峰和窄分布表明该催化体系具有单一活性中心的特征。.苯乙烯系树脂由于其优异的机械性能和良好的加工性广泛应用于工程领域。较之典型的工业生产工艺，原位本体聚合法制备高抗冲苯乙烯系树脂可极大地降低生产成本。本项目采用Nd(P507)3/Al(i-Bu)2H/Et3Al2Cl3催化剂，在苯乙烯中选择性聚合丁二烯制备聚合物溶液，该催化体系对于丁二烯聚合具有高活性和高选择性。所合成的聚合物溶液直接进行丙烯腈和苯乙烯的共聚合反应制备ABS，所制备的ABS抗冲击强度高达335.9 J/m，高于DOW本体制备的商业化产品ABS 3453(190.0 J/m)。基于原位本体法制备了高抗冲聚苯乙烯，其抗冲击强度为166.2J/m。